第2章 圖像采集

1、成像過(guò)程Frustump 位于視錐體空間范圍內(nèi)的三維場(chǎng)景的任何物體都可以被看到。p 視錐體是一個(gè)棱錐，其頂點(diǎn)表示用來(lái)觀看場(chǎng)景的攝像機(jī)位置。獲取圖像:l 將場(chǎng)景通過(guò)投影轉(zhuǎn)換成平面上的亮度模式l 將亮度模式通過(guò)采樣和量化轉(zhuǎn)化為離散形式(數(shù)字圖像)投影成像涉及不同坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，可用齊次坐標(biāo)將其轉(zhuǎn)化為線性變換。投影過(guò)程可用投影變換（也稱為成像變換或幾何透視變換）描述投影成像涉及在不同坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換(1) 世界坐標(biāo)系統(tǒng)(2) 攝像機(jī)坐標(biāo)系統(tǒng)(3) 像平面（投影平面）坐標(biāo)系統(tǒng)(4) 計(jì)算機(jī)圖像坐標(biāo)系統(tǒng)攝像機(jī)模型：側(cè)重前三個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)齊次坐標(biāo)表示鏡頭焦距非線性，如何轉(zhuǎn)化為線性關(guān)系？符號(hào)變化表示圖像翻轉(zhuǎn)了轉(zhuǎn)

2、化為線性關(guān)系投影變換后的齊次坐標(biāo)正投影3D2D相應(yīng)的世界空間笛卡爾坐標(biāo)為：任意取值均可使等式成立，即X，Y的取值不唯一世界坐標(biāo)原點(diǎn)攝像機(jī)坐標(biāo)原點(diǎn)（假設(shè)與投影平面重合）平移變換故，在不重合的情況下，攝像機(jī)中對(duì)應(yīng)的3D世界的坐標(biāo)可有下式獲得：法線發(fā)光物體用亮度描述，不發(fā)光物體考慮其他光源對(duì)其照度照度：一個(gè)被光線照射的表面上的照度定義為照射在單位面積上的光通量圖像質(zhì)量會(huì)隨空間分辨率和灰度分辨率的減少而劣化各子圖灰度級(jí)均為256512512256256128128646432321616棋盤(pán)模式明顯圖像尺寸保持5125122566416842虛假輪廓逐漸明顯256*256*128181*181*641

3、28*128*3290*90*1664*64*845*45*4m-連接非m-連接m-連接可認(rèn)為是8-連接的一種變型，引進(jìn)它的目的是為了消除使用8-連接時(shí)常會(huì)出現(xiàn)的多路問(wèn)題（歧義性）多路（歧義）l 連通：如果像素p和q不鄰接，但它們均在另一個(gè)像素的相同鄰域中，且這三個(gè)像素的灰度值均滿足相似性規(guī)則，則稱p和q是連通的。l 進(jìn)一步推廣，若p和q之間有一系列的像素是連接的，則p和q是連通的，這一系列像素構(gòu)成像素p和q之間的通路。從p至q的像素個(gè)數(shù)稱為通路的長(zhǎng)度。l 子圖像之間的鄰接：一副圖像中的兩個(gè)圖像子集S和T，如果S中的一個(gè)或一些像素與T中的一個(gè)或一些像素鄰接，則稱S和T是鄰接的。l 連通組元：對(duì)

4、S中任意一個(gè)像素p，所有與p相連通且又在S的像素組成的集合（含p）合起來(lái)稱為S中的一個(gè)連通組元。l 連通集：如果S中只有一個(gè)連通組元，即S中所有像素都互相連通，則稱S是一副圖像的連通集。像素在空間的接近程度可以用像素之間的距離來(lái)測(cè)量。距離度量函數(shù)：設(shè)3個(gè)象素p，q，r，坐標(biāo)(x, y)，(s, t)，(u, v)（1）D(p, q) 0 （D(p, q) = 0 當(dāng)且僅當(dāng) p = q)（2）D(p, q) = D(q, p)（3）D(p, r) D(p, q) + D(q, r)歐氏距離相等的距離可用圓表示城區(qū)距離棋盤(pán)距離l 歐式距離最準(zhǔn)確,但計(jì)算量大,其他兩種距離計(jì)算量小,有誤差l 像素間距

5、離計(jì)算時(shí)不考慮灰度值l 可以用距離定義4-鄰域和8-鄰域總結(jié)l 也稱空間坐標(biāo)變換或幾何坐標(biāo)變換，是一種位置映射操作。l 圖像中的每個(gè)像素有一定的空間位置，可借助坐標(biāo)變換變換其位置，對(duì)整幅圖像的坐標(biāo)變換時(shí)靠對(duì)每個(gè)像素進(jìn)行坐標(biāo)變換而實(shí)現(xiàn)的。推廣至多個(gè)像素（m）的整體變換，可表示為典型的三種變換矩陣平移（Translate）變換矩陣縮放（Scale）變換矩陣旋轉(zhuǎn)（Rotate）變換矩陣Example： Translation transform(2) 反變換：使用變換矩陣的逆矩陣(3) 其他3點(diǎn)映射變換*：如拉伸、剪切等變換（參見(jiàn)pp.42)水平剪切垂直坐標(biāo)不變，但是水平坐標(biāo)發(fā)生變化垂直剪切水平坐標(biāo)

6、不變，但是垂直坐標(biāo)發(fā)生變化仿射變換可看作是基本坐標(biāo)變換的擴(kuò)展仿射變換是非奇異線性變換接平移變換l A是22的非奇異矩陣l O和t是21的矩陣l A和t構(gòu)成6個(gè)自由度的變換Example實(shí)驗(yàn)一：文件讀寫(xiě)與顯示讀圖像文件Read image from graphics fileEXAMPLEA = imread(ngc6543a.jpg);imread returns a MN3 array, A.顯示圖像EXAMPLEA = imread(ngc6543a.jpg);imshow(A);A = imread(ngc6543a.jpg);figure(1);subplot(221);imshow(A); title(原始圖);subplot(222);imshow(A(:,:,1); title(紅色分量圖);subplot(223);imshow(A(:,:,2); title(綠色分量圖綠色分量圖);subplot(224);imshow(A(:,:,3); title(藍(lán)色分量圖藍(lán)色分量圖);其他函數(shù)圖像類(lèi)型轉(zhuǎn)換rgb2grayConvert RGB image or colormap to grayscaleim2bwConvert image to binary imag